Science,打破認知!農桿菌質粒譜系成功繪製,並開發新方法追跡植物病害的全球傳播

農桿菌獲得致瘤的Ti質粒或根誘導質粒後,將其轉變為能够遺傳轉化並引起多種植物疾病的病原體。但是,之前認為質粒過於多樣化且能平行轉移,導致無法分類。該研究通過系統發育,基因組學和時間樹分析成千上萬的農桿菌菌株後產生了强大的農桿菌系統發育史,並準確地類比疾病的全球傳播。

質粒是可自主複製的非必需DNA分子,可加速許多重要的細菌的進化。例如,質粒傳播抗生素抗性基因,這是人類和動物健康的緊迫問題。農桿菌獲得致瘤的Ti質粒或根誘導(Ri)質粒後,將其轉變為能够遺傳轉化並引起多種植物疾病的病原體。囙此,對質粒進行進化關係分類,準確評估質粒對疾病暴發的影響,製定緩解疾病的策略以及加快利用質粒多樣性進行生物技術研究的基礎。但是,之前認為質粒過於多樣化且能平行轉移,導致無法分類。

Science雜誌線上發表了美國俄勒岡州立大學Jeff H. Chang課題組題為“Unexpected conservation and global transmission of agrobacterial virulence plasmids”的研究論文。該研究通過系統發育,基因組學和時間樹分析成千上萬的農桿菌菌株後產生了强大的農桿菌系統發育史,並準確地類比疾病的全球傳播。同時開發了一種使用系統發育和網絡方法以及不同規模的遺傳資訊來推斷各種Ti質粒進化的策略。

農桿菌是一種重要的植物病原菌,通過侵染植物傷口後注射致癌的Ti和Ri質粒到植物細胞中,從而誘導宿主產生冠癭瘤或發狀根,影響農作物產量。這些質粒還具有允許農桿菌將整個質粒從一種細菌水准轉移到另一種細菌的基因,而不是通過垂直遺傳或從父母到子代的遺傳。在獲得有害質粒後,以前良性的農桿菌菌株可以成為新的病原體譜系。這種能力使病原體的控制和疾病爆發的追跡變得困難。囙此,為了開發其追跡系統,必須首先必須瞭解質粒的進化和分類。

之前一直認為,質粒之間遺傳資訊的頻繁轉移以及農桿菌屬物種之間大量的遺傳變異,使得繪製農桿菌基因組及質粒之間的進化關係實際上是不可能的。囙此,沒有此類資訊,就無法準確追跡疾病爆發。

該研究克服了上述挑戰,分析了數百種菌株的基因組數據,並將結果應用於推斷進化史和致癌質粒的傳播。該研究首先生成時間校準後的農桿菌-根瘤菌系統發育樹,並從中總共鑒定了143個致癌質粒序列,令人驚訝的是,這些致癌質粒都僅可分為九個不同的譜系,分別是六個Ti(I–VI型)和三個Ri(I–III型)致癌質粒。

之後,該研究通過分類質粒和農桿菌的廣泛的基因測序資訊,可以推斷出細菌如何在苗圃之間移動以及質粒如何在細菌之間移動。該研究能够追跡至少七個案例,植物的全球分佈有助於單個農桿菌菌株-質粒組合的廣泛傳播。其中一個案例,一個苗圃為批發商生產植物,並且可能已成為許多植物疾病的零號病原。後來在世界另一地方的兩個苗圃中發現了具有相同基因型-質粒組合的菌株。

圖.結合染色體和質粒同一性的基因組分析來建立疾病傳播模型

綜上所述,該研究表明,曾經被視為過於多樣化而無法分類的質粒具有獨特的譜系,並且可以通過定義其進化關係來實現疾病傳播的準確建模。同時該方法在植物和人類或動物健康以及食品安全中也可以推論毒力質粒進化和傳播的策略中具有潜在的應用前景。

論文連結:

https://science.sciencemag.org/content/368/6495/eaba5256

本文版權歸原作者所有,文章內容不代表平臺觀點或立場。如有關於文章內容、版權或其他問題請與我方聯系,我方將在核實情况後對相關內容做删除或保留處理!聯繫郵箱:yzhao@koushare.com

資料標籤: 農桿菌 科普 細菌
本文標題: Science,打破認知!農桿菌質粒譜系成功繪製,並開發新方法追跡植物病害的全球傳播
永久網址: https://www.laoziliao.net/doc/1656044997928930
相关資料
福建物構所高居裏溫度“光鐵電電晶體”獲得進展
光鐵電體是光生載流子與鐵電極化相互耦合表現出優异光電效能的一類鐵電資料,在下一代光電器件中具有重要的應用前景。然而,如何有效地提高二維多層光鐵電體的居裡溫度,並進一步推進其器件的實際應用,是當前光鐵電體資料研究一個重要方向。
標籤: 鐵電資料 電晶體 科普 半導體產業
重大《Nature》子刊,穿上這種布料,就像私人護士24小時陪著你!
印刷電路板,是集成電子產品的基石,但世界正在轉向尋找將集成電子電路與紡織品相結合的新方法,以製造柔韌、可穿戴的設備。在此,來自重慶大學、美國麻省理工學院、中國科學院重慶綠色智慧技術研究院等組織的研究者,報導了一種非印刷集成電路紡織品作為PC
標籤: 集成電路 科技新聞
北科《Scripta,Mater》,磁、電場耦合作用增强資料可逆製冷能力!
過去二十年,一級相變資料如La13,MnFeP1-xAsx和Heusler合金,已被廣泛研究作為磁製冷的候選資料。這些類型的Heusler合金易於加工成所需形狀以提高熱交換能力,使其成為理想的固態製冷劑。在磁場和電場的耦合作用下,複合材料在
標籤: 磁製冷 可逆過程 科普
南科大《ACS,AMI》,合金化綠光量子點應用於穩定照明和顯示!
量子點具有窄導帶、高量子效率、顏色可調性和高色純度,在照明和顯示應用中顯示出巨大的潜力。然而,由於水、氧氣和UV固化樹脂的引發劑等環境條件,基於量子點的WLED在運行過程中發光效率會快速下降。囙此,在量子點上塗上保護層以增强其固態照明和顯示
標籤: 照明系統設計